JP2018202047A - 視機能検査装置、視機能訓練装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】視機能検査装置は、被験者用表示装置24と、オペレータ用表示装置37とを、備えており、対象表示部は、被験者用表示装置に被験者の視認の対象画像を表示し、視軸推定部は、対象画像の視認時における被験者の視軸を推定し、位置表示部は、オペレータ用表示装置に検査対象画像の表示位置及び推定した視軸に対応する視点位置を表示する。
【選択図】図2
Description
例えば、視機能検査としては、視力検査(片眼遮蔽検査及び両眼解放検査)、同時視検査、融像検査、立体視検査(近見検査及び遠見検査)、9方向眼位検査(Hess検査)、視野検査、選好注視法(Preferential looking method)検査、不等像検査等が挙げられる。
特に幼児等の検査を行う場合には、検査者の指示に従っているのかを確実に把握することは困難であった。
対象表示部は、被験者用表示装置に被験者の視認の対象画像を表示する。
視軸推定部は、対象画像の視認時における被験者の視軸を推定する。
これにより、位置表示部は、オペレータ用表示装置に対象画像の表示位置及び推定した視軸に対応する視点位置を表示する。
また、表示部は、前記オペレータ用表示装置に前記被験者の眼球映像を表示する。
対象表示部は、被訓練者用表示装置に被訓練者の視認の対象画像を表示する。
視軸推定部は、対象画像の視認時における被訓練者の視軸を推定する。
これにより、位置表示部は、オペレータ用表示装置に対象画像の表示位置及び推定した前記視軸に対応する視点位置を表示する。
表示部は、オペレータ用表示装置に被訓練者の眼球映像を表示する。
[1]第1実施形態
図1は、実施形態の視機能検査装置の概要構成ブロック図である。
視機能検査装置10は、大別すると被験者の検査を行うための検査ユニット11と、検査を行うための各種操作を行うオペレータが用いるオペレータ用ユニット12と、を備えている。
オペレータ用ユニット12は、いわゆるパーソナルコンピュータとして構成されている。
検査ユニット11は、視野角、検査距離などを調整可能であるとともに、赤外光(IR)である検査光L1、L2(以下、両者を区別する必要が無い場合には、検査光Lと表記する)を所定位置まで導く左右の眼それぞれに対応する光学系ユニット21R、21Lと、光学系ユニット21を介して検査光Lを検査対象者である被験者の眼球に照射する一対のIR照明装置LD1、LD2と、被験者の眼球を主として撮像する一対の眼球カメラ(撮像カメラ)23R、23Lと、被験者用の各種画像を表示する被験者用ディスプレイ24と、音声データ及び映像(画像)データのインタフェース動作を行うHDMI等のマルチメディアインタフェース(IF)25と、マルチメディアインタフェース25の出力信号の音/映像分離を行う音/映像分離部26と、音響出力を行うスピーカ部27と、制御用信号が入力されるUSB等の制御インタフェース(IF)28と、を備えている。
以下の説明においては、視機能検査装置を9方向眼位検査装置として構成した場合を例として説明する。
視機能検査装置10において検査を行う場合には、おおまかに以下のような手順で行う。
まず、オペレータは、被験者が検査中に楽な姿勢でいられるように被験者に合わせて機材の設置調整を行う(ステップS11)。
続いて、一方の眼(例えば、右目)の視軸を決定する第1視軸キャリブレーションを行う(ステップS13)。
続いて、一方の眼(例えば、右目)の視機能検査(本実施形態では、9方向眼位検査)である第1視機能検査を行う(ステップS15)。
検査結果をオペレータ用ディスプレイあるいはプリントアウトとして提示する(ステップS17)。
{1}設置調整
まず、オペレータは、被験者である患者が検査中に無理のない姿勢を採れるように、顎台14及び検査台13の高さを大まかに調整する(ステップS11)。
次にオペレータは、マウス39あるいはキーボード40を操作し、測定前準備指示を行う。
これによりオペレータ用ユニット12のMPU31は、インタフェース35及びマルチメディアインタフェース25を介して、検査ユニット11の被験者用ディスプレイ24に測定前準備画像を表示し、被験者である患者の顔の位置を検査に最適な状態とするための測定前準備を行う(ステップS12)。
図4は、測定前準備の処理フローチャートである。
図5は、測定前準備の説明図である。
オペレータがマウス39を操作して測定前準備への移行の指示を行うと(ステップS21)、検査ユニット11の被験者用ディスプレイ24の表示画面24Dに左目用及び右目用の測定前準備画像(図形、文字を含む)GL、GRを表示する(ステップS22)。
そして、オペレータは、被験者が光学系ユニット21L、21Rを介してそれぞれの測定前準備画像GL、GRを注視するように指示をだすとともに、測定前準備の実行をマウス39あるいはキーボード40によりオペレータ用ユニット12に指示をする(ステップS23)。
この結果、オペレータ用ユニット12のMPU31は、オペレータ用ディスプレイ37に被験者用ディスプレイ24の表示内容を表示するとともに、被験者の左目を左目用の眼球カメラ23Lで撮影した画像を左眼球表示領域EBLに表示し、被験者の右目を右目用の眼球カメラ23Rで撮影した画像を右眼球表示領域EBRに表示する。
これにより、オペレータ用ユニット12のMPU31は、瞳孔中心の上下方向の位置が各カメラ23R、23Lの光軸に対して適正な位置(カメラ23R、23Lの光軸がほぼ瞳孔中心を通っている位置)にあるか否かを判別する(ステップS25)。
したがって、オペレータは、顎台14の高さを高くする方向に調整することとなる(ステップS27)。
続いて、オペレータ用ユニット12のMPU31は、再び処理をステップS24に移行し、以下、上述した手順を繰り返す。
したがって、オペレータは、顎台14の高さを低くする方向に調整することとなる(ステップS29)。
なお、顎台14の高さ調整だけでは、調整ができない場合には、検査台13の高さを調整するようにすることも可能である。この場合において、瞳孔中心に対してカメラ23R、23Lの光軸が下に位置しているので、検査台13の高さは高くする方向に調整することとなる。
続いて、オペレータ用ユニット12のMPU31は、再び処理をステップS24に移行し、以下、上述した手順を繰り返す。
以下の説明においては、第1視軸キャリブレーションとして、右目の視軸キャリブレーションを行うものとする。
図7は、右目の視軸キャリブレーションの説明図である。
図8は、視軸推定処理の処理フローチャートである。
オペレータがキーボードあるいはマウスを操作することにより、右目の視軸のキャリブレーションを指示すると、オペレータ用ユニット12のMPU31は、マルチメディアインタフェースを介して被験者用ディスプレイの表示画面の右目用画像表示領域に、図7(A)に示すように、被験者が右目で注視するための注視用画像GTを表示する(ステップS41)。
このとき、オペレータは、被験者に注視用画像GTを注視するように促し、被験者の視軸(視線)の位置の変動を抑制する。
これに伴い、オペレータ用ユニット12のMPU31は、右目の視軸の変動が抑制された状態で右目の光軸算出を行う(ステップS42)。
図9は、光軸算出方法の原理説明図である。
図9において、角膜と等しい曲率を有する角膜曲率球CNRCを仮定し、その角膜曲率中心をCtとし、角膜曲率球CNRCの半径をRとし、カメラの光学中心をCmとする。
さらにIR照明装置LD1の三次元空間上の反射像位置をP1とし、IR照明装置LD2の三次元空間上の反射像位置をP2とする。
さらに平面PL1上で反射像位置P1から角膜曲率中心Ctに向かうベクトルをf、平面PL2上で反射像位置P2から角膜曲率中心Ctに向かうベクトルをgとする。
(1) 単位ベクトルv0を定数t0(t0は、正の実数)倍した位置に角膜曲率中心Ctが存在する。そこで、以下の説明においては、定数t0が不明な段階における角膜曲率中心を第1仮定角膜曲率中心Ct1とする。
(2) 単位ベクトルv1を定数t1(t1は、正の実数)倍した位置に反射像位置P1が存在する。
(3) 単位ベクトルv2を定数t2(t2は、正の実数)倍した位置に反射像位置P2が存在する。
(4) 反射像位置P1及び反射像位置P2は、角膜曲率中心Ctから角膜曲率半径Rの位置に存在する。
まず、オペレータ用ユニット12のMPU31は、制御インタフェース36及び制御インタフェース28を介してIR照明装置LD1及びIR照明装置LD2を制御して、検査光Lをそれぞれ照射させ、さらに眼球カメラ23R、23Lを制御して眼球の撮像を行う(ステップS51)。
そして、オペレータ用ユニット12のMPU31は、IR照明装置LD1の位置LED1、反射像位置P1及びカメラの光学中心Cmを含む平面PL1を算出するとともに、IR照明装置LD2の位置LED2、反射像位置P2及びカメラの光学中心Cmを含む平面PL2を算出する(ステップS52)。
さらにオペレータ用ユニット12のMPU31は、上述した反射像位置P1から単位ベクトルv1を算出し、算出した単位ベクトルv1と、反射像位置P1及びIR照明装置LD1の位置LED1からベクトルfを取得する。
|Ct1−Ct2|
まず、オペレータ用ユニット12のMPU31は、二つの平面PL1、PL2の交線に基づいて、単位ベクトルv0を算出する。
v01={(LED1−Cm)×(PP1−Cm)}
×{(LED2−Cm)×(PP2−Cm)}
そして、単位ベクトルv0は、次式で表せる。
v0=v01/||v01||
ここで、||v01||は、ベクトルv01の大きさ(スカラー)である。
v1=(Cm−PP1)/||Cm−PP1||
v2=(Cm−PP2)/||Cm−PP2||
Ct1=t0・v0+Cm
P1=t1・v1+Cm
とすると、
R2=||t0・v0||2+||t1・v1||2
−2・t0・t1・v0・v1
であるから、
t1=t0・v0・v1±√{(||v0・v1||2−1)・t02+R2}
となる。
P2=t2・v2+Cm
とすると、
R2=||t0・v0||2+||t2・v2||2
−2・t0・t2・v0・v2
であるから、
t2=t0・v0・v2±√{(||v0・v2||2−1)・t02+R2}
となる。
単位ベクトルv1と反射像位置P1及び第1のLED位置LED1との関係、並びに、単位ベクトルv2と反射像位置P2及び第2のLED位置LED2との関係より次の式を得ることができる。
f=v1+(P1−LED1)/||P1−LED1||
g=v2+(P2−LED2)/||P2−LED2||
すなわち、次式を満たす定数t0を算出する。
そして、瞳孔の中心点と、定数t0及び単位ベクトルv0により算出される角膜曲率中心Ctと、を結んで右目の光軸として算出する(ステップS56)。
上述したように、被験者が右目で注視するための注視用画像GTを表示し(ステップS41)、右目の光軸算出がなされると、オペレータ用ユニット12のMPU31は、ステップS56で算出した光軸と視軸との差を補正量として算出する(ステップS43)。
視軸マーク画像GVAの表示位置が注視用画像GTの表示位置に一致しており、右目の視軸のキャリブレーション、すなわち、第1視軸のキャリブレーションが完了した場合には、同様にして、第2視軸キャリブレーションとして、第2視軸としての左目の視軸のキャリブレーションを行う。以下においては、再び図8を参照して説明を行う。
オペレータがキーボードあるいはマウスを操作することにより、左目視軸のキャリブレーションを指示すると、オペレータ用ユニット12のMPU31は、マルチメディアインタフェース35及びマルチメディアインタフェース25及び音/映像分離部26を介して被験者用ディスプレイ24の表示画面の左目用画像表示領域ARLに、図11(A)に示すように、被験者が左目で注視するための注視用画像GTを表示する(ステップS41)。
これに伴い、オペレータ用ユニット12のMPU31は、左目の視軸の変動が抑制された状態で左目の光軸算出を行う(ステップS42)。
続いて、視機能検査として9方位眼位検査(Hess検査)を行う場合の処理について説明する。
図12は、9方位眼位検査時の処理フローチャートである。
{5.1}第1視機能検査
右目及び左目の視軸キャリブレーションが終了すると、オペレータは、マウスあるいはキーボードを介してまずは右目の9方位眼位検査の開始を指示する(ステップS71)。
これにより被験者用ディスプレイの左目画像表示領域の9方向眼位検査用チャート(Hessチャート)の中心の測定点MP1に相当する位置に注視用画像GT1を表示し、右目画像表示領域の一面に任意の色を表示する(ステップS72)。
これらと並行してオペレータ用ユニット12のMPU31は、左目の注視位置画像MML1及び右目の注視位置画像MMR1の中心位置が所定の停留時間、所定の停留範囲内にとどまっているか否かの停留判定を行い、停留していたと判定された場合には、測定点MP1に相当する測定データとして取得し、測定マークとして、注視位置画像MML1、MMR1と同一の画像(あるいは所定の測定マーク画像)を表示することとなる(ステップS73)。
ステップS74の判別において、現時点では、測定が完了していないので、15°の測定点MP2を次の測定点として設定し、処理を再びステップS72に移行し、同様に測定データを取得する。
オペレータ用ディスプレイ37の表示画面37の左画像表示領域HCLには、9方位眼位検査用チャート、注視位置特定画像TMP及び左目の注視位置画像MML2が表示され、右画像表示領域には、9方位眼位検査用チャート、注視位置特定画像TMP及び被験者の右目の注視位置画像MMR2が表示されている。
これらと並行してオペレータ用ユニット12のMPU31は、左目の注視位置画像MML2及び右目の注視位置画像MMR2の中心位置が所定の停留時間、所定の停留範囲内にとどまっているか否かの停留判定を行い、停留していたと判定された場合には、測定点MP2に相当する測定データとして取得し、測定マークMML2を表示することとなる。
そして、オペレータ用ユニット12のMPU31は、測定点MP9の測定データの取得が完了すると、再び測定点MP1に注視用画像GT1を表示して同様に測定データを取得する。
ここで、オペレータ用ユニット12のMPU31は、オペレータ用ディスプレイの表示画面に軽度の麻痺などにより異常が十分に検出されていないか否かを問い合わせる画面を表示し、異常が十分に検出されていないとされた場合には、さらにオペレータ用ユニット12のMPU31は、30°の測定点についても15°の測定点MP1〜MP9と同様のデータを取得することとなる。
第1視機能検査としての右目の9方位眼位検査が終了すると、第1視機能検査と同様の手順で第2視機能検査としての左目の9方位眼位検査の開始を指示し(ステップS71)、上述したステップS72〜ステップS76の手順と同様にして、第2視機能検査としての左目の9方位眼位検査が終了する
図15は、測定結果図形の表示例の説明図(その1)である。
測定点MP1の第1回目測定分と、測定点MP1の第2回目測定分と、が所定の閾値差以内で収まっている場合には、測定結果は信頼性があるものとして、オペレータ用ユニット12のMPU31は、測定点MP1(第1回目測定分)→測定点MP2→…測定点MP9→測定点MP1(第2回目測定分)を順次直線で結んだ測定結果図形を表示する。
図15の場合においては、両眼の9方位眼位検査結果を視覚的に比較するのは容易ではないが、図16に示すように、両眼の9方位眼位検査結果を一つの両眼9方位眼位検査結果画面HCRAに表示することにより、容易に比較することが可能となる。
したがって、幼児等の検査を行う場合であっても、被験者がオペレータの指示に従っているのかを確実に把握できる。
以上の説明においては、視軸のキャリブレーションを左右の眼で別個に行っていたが、本変形例は、左右眼同時で視軸キャリブレーションを行う場合のものである。
図17は、左右眼同時の視軸キャリブレーション処理の説明図である。
オペレータがキーボードあるいはマウスを操作することにより、右目視軸の決定処理を指示すると、オペレータ用ユニット12のMPU31は、図17(A)に示すように、マルチメディアインタフェース35、マルチメディアインタフェース25及び音/映像分離部26を介して被験者用ディスプレイ24の表示画面24Dの右目用画像表示領域ARRに、被験者が右目で注視するための注視用画像GTRを表示し、左目用画像表示領域ARLに、被験者が左目で注視するための注視用画像GTLを表示する。
これにより、オペレータ用ユニット12のMPU31は、右目及び左目の視軸推定を行う。
まずオペレータあるいはオペレータ用ユニット12のMPU31は、停留判定条件を設定する(ステップS81)。
停留判定条件としては、停留範囲の大きさ、停留時間などが挙げられる。
続いてオペレータ用ユニット12のMPU31は、注視位置の停留状態を検出する(ステップS83)。
ステップS84の判別において、注視位置が停留判定条件に設定された停留範囲に停留していないか、あるいは、停留範囲に停留したが所定の停留時間未満の停留しかしていない場合には(ステップS84;No)、再び処理をステップS82に移行して、上述した処理を行う。
したがって、本変形例によれば、オペレータが操作を行わなくても所定の処理を行わせることができ、視機能検査におけるオペレータの負担軽減などをはかることができる。
以上の説明においては、第1実施形態として視機能検査装置を例として説明したが、被験者用ディスプレイへの表示を用いて視機能訓練を行う視機能訓練装置について同様に適用することが可能である。
11 検査ユニット
12 オペレータ用ユニット
13 検査台
14 顎台
21 光学系ユニット
21L 光学系ユニット
21R 光学系ユニット
23L 眼球カメラ
23R 眼球カメラ
24 被験者用ディスプレイ
24D 表示画面
25 マルチメディアインタフェース
26 音/映像分離部
27 スピーカ部
28 制御インタフェース
31 MPU
32 ROM
33 RAM
34 フラッシュメモリ
35 マルチメディアインタフェース
36 制御インタフェース
37 オペレータ用ディスプレイ
37D 表示画面
38 プリンタ
39 マウス
40 キーボード
41 外部記録媒体接続部41
LD1 IR照明装置
LD2 IR照明装置
MML1 注視位置画像
MML2 注視位置画像
MMR1 注視位置画像
MMR2 注視位置画像
MP1〜MP9 測定点
Claims (11)
- 被験者用表示装置と、オペレータ用表示装置とを、備えた視機能検査装置において、
前記被験者用表示装置に前記被験者の視認の対象画像を表示する対象表示部と、
前記対象画像の視認時における前記被験者の視軸を推定する視軸推定部と、
前記オペレータ用表示装置に前記対象画像の表示位置及び推定した前記視軸に対応する視点位置を表示する位置表示部と、
前記オペレータ用表示装置に前記被験者の眼球映像を表示する表示部と、
を備えた視機能検査装置。 - 前記視軸推定部は、前記検査対象画像の空間座標及び前記被験者の角膜を想定した角膜曲率中心の空間座標から算出した光軸と、前記光軸算出時に特定した前記被験者の視軸とに基づいて光軸補正量を設定し、所望の前記対象画像の視認時における前記被験者の光軸を前記光軸補正量で補正して前記視軸を推定する、
請求項1記載の視機能検査装置。 - 前記視軸推定部は、実際の検査に先立つキャリブレーションにおいて目毎に前記光軸補正量を設定し、
実際の検査で行われる全ての前記光軸の補正に際して前記光軸補正量を用いる、
請求項2記載の視機能検査装置。 - 前記対象画像を9方向眼位検査における複数の測定点のいずれかに対応する位置を表す画像として用いる、
請求項1乃至請求項3のいずれか一項記載の視機能検査装置。 - 前記複数の測定点に対応する視点位置を記憶し、9方向眼位検査終了後に前記複数の視点位置を所定の対応関係で接続した画像を9方位眼位検査用チャート画像上に検査結果画像として表示する検査結果表示部を備える、
請求項4記載の視機能検査装置。 - 前記検査結果表示部は、右目の検査結果画像と左目の検査結果画像とを一つの前記9方位眼位検査用チャート画像上に重畳して表示して前記検査結果画像とする、
請求項4又は請求項5記載の視機能検査装置。 - 被訓練者用表示装置と、オペレータ用表示装置とを、備えた視機能訓練装置において、
前記被訓練者用表示装置に前記被訓練者の視認の対象画像を表示する対象表示部と、
前記対象画像の視認時における前記被訓練者の視軸を推定する視軸推定部と、
前記オペレータ用表示装置に前記対象画像の表示位置及び推定した前記視軸に対応する視点位置を表示する位置表示部と、
前記オペレータ用表示装置に前記被訓練者の眼球映像を表示する表示部と、
を備えた視機能訓練装置。 - 前記視軸推定部は、前記対象画像の空間座標及び前記被験者の角膜を想定した角膜曲率中心の空間座標から算出した光軸と、前記光軸算出時に特定した前記被験者の視軸とに基づいて光軸補正量を設定し、所望の前記対象画像の視認時における前記被訓練者の光軸を前記光軸補正量で補正して前記視軸を推定する、
請求項7記載の視機能訓練装置。 - 前記視軸推定部は、実際の検査に先立つキャリブレーションにおいて目毎に前記光軸補正量を設定し、
実際の検査で行われる全ての前記光軸の補正に際して前記光軸補正量を用いる、
請求項8記載の視機能訓練装置。 - 被験者用表示装置と、オペレータ用表示装置とを、備えた視機能検査装置において実行される方法であって、
前記被験者用表示装置に前記被験者の視認の対象画像を表示する過程と、
前記対象画像の視認時における前記被験者の視軸を推定する過程と、
前記オペレータ用表示装置に前記対象画像の表示位置及び推定した前記視軸に対応する視点位置を表示する過程と、
前記オペレータ用表示装置に前記被験者の眼球映像を表示する過程と、
を備えた方法。 - 被訓練者用表示装置と、オペレータ用表示装置とを、備えた視機能訓練装置で実行される方法において、
前記被訓練者用表示装置に前記被験者の視認の対象画像を表示する過程と、
前記対象画像の視認時における前記被訓練者の視軸を推定する過程と、
前記オペレータ用表示装置に前記対象画像の表示位置及び推定した前記視軸に対応する視点位置を表示する過程と、
前記オペレータ用表示装置に前記被訓練者の眼球映像を表示する過程と、
を備えた方法。
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